هي جسم أو مجموعة من الأجسام المادية التي تتبادل الطاقة والمادة فيما بينها أو مع الأجسام المادية المحيطة بها والواقعة خارج حدود الجملة الدينامية الحرارية والمسماة بالوسط المحيط أو الوسط الخارجي. مثال: الغاز المحصور ضمن اسطوانة مع المكبس يشكل جملة دينامية حرارية، حيث يمثل الهواء الجوي المحيط بالاسطوانة من الخارج الوسط المحيط أو الوسط الخارجي وجدران الاسطوانة مع سطح المكبس حدود الجملة والغاز المحصور بالجسم العامل.
وتصنف الجمل الدينامية الحرارية حسب شروط التبادل مع الجمل الأخرى إلى مايلي[1]:
- الجملة الدينامية الحرارية المعزولة: وهي الجملة التي لا تتبادل الطاقة والمادة مع الوسط المحيط أو الجمل الدينامية الحرارية الأخرى.
- الجملة الدينامية الحرارية المغلقة: وهي الجملة التي لا تتبادل المادة مع الوسط المحيط أو الأجسام الأخرى ولكن تتبادل بالطاقة.
- الجملة الدينامية الحرارية المفتوحة: وهي الجملة التي تتبادل المادة مع الوسط المحيط والأجسام الأخرى.
- الجملة الدينامية الحرارية المعزولة حراريا: وهي الجملة التي لا تتبادل الطاقة الحرارية مع الوسط المحيط أو الأجسام الأخرى المحيطة بها وتسمى أيضا بالجملة المعزولة أديباتيا.
ويطلق على مجموعة الخواص الفيزيائية للجملة عند ظروف العمل بالحالة الدينامية الحرارية للجملة، فهناك الحالة المتوازنة (المستقرة)، والحالة غير المتوازنة (غير المستقرة) للجملة الدينامية الحرارية. فالحالة المتوازنة (المستقرة) للجملة الدينامية الحرارية تتميز بأن عناصر الحالة للجملة لا تتغير مع مرور الزمن تحت تأثير الظروف الخارجية الثابتة للوسط المحيط، كما يطلق على حالة الجملة الدينامية الحرارية بأنها متوازنة حراريا عندما تحافظ جميع نقاط الجملة على درجة حرارة ثابتة. وتدعى حالة الجملة الدينامية الحرارية بالمستقرة إذا حافظت عناصر الحالة للجملة في جميع نقاطها على قيم ثابتة تحت تأثير القوى الخارجية ومع مرور الزمن. أما إذا تغيرت قيمة أحد عناصر الحالة تحت تأثير الشروط الخارجية ومع مرور الزمن فتدعى حينئذ الجملة الدينامية الحرارية بغير المستقرة.
كمية الحرارة
مقال تفصيلي :طاقة حراريةالحرارة هي إحدى صور الطاقة وتنتقل من نقطة لأخرى أو من جسم لآخر نتيجة للاختلاف في درجة حرارة الجسمين، وتقاس كمية الحرارة بوحدة الطاقة وهي الجول.
درجة الحرارة
مقال تفصيلي :درجة حرارةدرجة الحرارة هي مقياس الاتزان الحراري ونعني بهذا الحالة التي عندها لا تنتقل الحرارة من نقطة لأخرى وذلك لعدم وجود فارق في درجات الحرارة. وتقاس الحرارة بوحدات مئوية أو فهرنهتية أو مطلقة. وتقاس درجات الحرارة بأنواع مختلفة من مقاييس الحرارة أهمها مقياس الحرارة السائلي، ومقياس الحرارة الغازي، ومقياس الحرارة البلاتيني، ومقياس الحرارة ذو المزدوجة الحرارية، وأخيراً مقياس الحرارة المسمى بالبيومتر الضوئي.
الحرارة النوعية
مقال تفصيلي :حرارة نوعيةهي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوجرام واحد من المادة درجة مئوية واحدة أو مطلقة وبذلك تكون وحدتها هي سعرة حرارية لكل كيلوجرام لكل درجة.
السعة الحرارية
مقال تفصيلي :سعة حراريةهي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كمية معينة من مادة ما درجة مئوية واحدة.
[عدل]القانون الأساسي في الديناميكا الحرارية
يربط الكميات السابقة القانون التالي: Q = M C dt
أي أن كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كتلة معينة من المادة فرق في درجات الحرارة dt هو حاصل الضرب الكتلة في الحرارة النوعية في فرق درجات الحرارة ويكون الناتج بالطبعبالجول.
قوانين الديناميكا الحرارية الأربعة
مقال تفصيلي :قوانين الديناميكا الحراريةالقانون الصفري للديناميكا الحرارية
مقال تفصيلي :القانون الصفري للديناميكا الحراريةإذا كانت حرارة الجسم أ تساوي حرارة الجسم ب وحرارة ب تساوي حرارة ج فإن حرارة أ تساوي حرارة ج.
القانون الأول للديناميكا الحرارية
مقال تفصيلي :القانون الأول للديناميكا الحراريةينص على أن الطاقة في النظام تساوي العمل المبذول (المضاف أو المنتزع) يضاف إليها الطاقة الداخلية (المضافة أو المنتزعة).
القانون الثاني للديناميكا الحرارية
مقال تفصيلي :القانون الثاني للديناميكا الحراريةيتعلق القانون الثاني بالاعتلاج أو الأنتروبية وينص على مبدأ أساسي يقول بأن تغيرًا تلقائيًا في نظام فيزيائي لا بد وأن يترافق بازدياد في مقدار اعتلاج هذا النظام. ويفيد بأن تدفق الاعتلاج إلى داخل النظام ناقص تدفق الاعتلاج إلى خارج النظام زائد الاعتلاج المتكون داخل النظام تساويصفرا.
القانون الثالث للديناميكا الحرارية
مقال تفصيلي :القانون الثالث للديناميكا الحراريةمن المستحيل تبريد نظام إلى درجة الصفر المطلق. هذا القانون يحدد درجة الصفر المطلق كحد طبيعي لا يمكن تعديها إلى أقل منها. حقيقة أنه يمكن بأداء عمل كبير الاقتراب من درجة الصفر المطلقة، مثلما يحدث عند دراسة الميوعة الفائقة للهيليوم-3 حيث تصل درجته الحرجة للميوعة الفائقة عند 0.0026 كلفن.
الكمونات الدينامية الحرارية
مقال تفصيلي :كمون دينامي حراري
نماذج النظم الدينامية الحرارية
مقال تفصيلي :نظام دينامي حراري
العمليات الدينامية الحرارية
مقال تفصيلي :عملية دينامية حرارية
الخصائص الحرارية
من أهم الخصائص الحرارية للمواد:
- الحرارة T
- الضغط P
- الحجم V
- طاقة داخلية U
- الاعتلاج (إنتروبيا) S
- السخانة H (التغير في الإنثالبي يساوي التغير في الطاقة عند ثبوت الضغط لأن H=pv+U)
- السرعة
- العلو
ويمكن تقسيم هذه الخصائص بطريقتين:
- حالية حرارية (كالحرارة والضغط والحجم) أو حالية كالورية (كالطاقة الداخلية والاعتلاج والسخانة)
- حالية (أي أنها تعبر عن حالة للمادة وهي كل الخصائص المذكورة أعلاه) أو عملياتية (أي أنها لا توجد إلا بوجود عملية كعملية انتقال الحرارة من جسم لآخر، وعلى ذلك فهي تمثل تغير حالة المادة. ومن هذه الخصائص الشغل)
المعادلة الحرارية
من أهم القوانين التي ترسم العلاقة بين الضغط والحرارة والحجم والكتلة في الغازات:
PV=mRiT
حيث Ri هو ثابت الغازات العام ولكن هذه العلاقة ليست الوحيدة وهي كذلك ليست صحيحة صحة مطلقة حيث أنه اعتمد في اشتقاقها على بعض المسلمات التي تمثل تبسيطا للواقع. حيث حسب بالغازات المثالية أي أن ذرات أو جزيئات الغاز ليس لها حجم وأنه لا توجد قوى بين الجزيئات كما أن الجزيئات لا تغير شكلها أي بمعنى في حالة تصادم جزيئان يكون التصادم مرنا، أي لا يحدث أن يمتص جزيء جزءاً من الطاقة خلال التصادم.
معادلة فان دير فالس
معادلة فان دير فالس هي أيضا معادلة حرارية (معادلة تحتوي على خصائص حرارية تسمى معادلة حرارية).
(p+(a/v²)*(v-b)=Ri*T
حيث a و b معاملات لتصحيح المسلمات الخاطئة أعلاه.
أنواع تغير الحالة
مقال تفصيلي :دورة ديناميكية حراريةتحول عكوس: تحول لا متناه في البطء يمكن للنظام الحراري في أي نقطة منه العودة في الاتجاه المعاكس معيداً وبدقة تامة جميع الشروط التي قد مرت به في التحول الأصلي المباشر ويسمى هذا التحول بالتحول الفيزيائي.
تحول لاعكوس: تحول سريع غير قابل للعكس وتتصف جميع التحولات الطبيعية بأنها لاعكوسة؛ ويسمى هذا التحول بالتحول الكيميائي والسبب تكون ماده جديده.
الدورة المغلقة: تحول يعود فيه النظام إلى نقطة البدء بعد أن يكون قد مر بعدة مراحل مختلفة.
Sent from my iPad
No comments:
Post a Comment